技术原理

碳纤维板具有强度高、质量轻、耐久性耐腐蚀性好、施工方便等优点，被广泛应用于混凝土结构加固领域，特别是旧桥、旧建筑的加固。常规的碳纤维板加固技术主要采用环氧结构胶将碳纤维板粘贴在建筑结构件表面，使两者共同工作，提高结构件的（抗弯、抗剪）承载力，达到对既有结构加固、补强目的。但是从目前的研究结果来看，普通的碳纤维板加固技术存在大量弊端：

（1）在正常的受力状态下，普通的碳纤维加固技术，碳纤维板的强度发挥不到10%，强度利用率较小；

（2）碳纤维板高强的特点仅在梁中主筋屈服以后才得以充分发挥，而在主筋屈服前，碳纤维板所起的作用有限；

（3）传统的粘结碳纤维板加固技术，不能调整原结构受力状态，对原结构刚度提高很小。

对碳纤维板施加预应力是改善加固效果的最有效措施，形成碳纤维板-混凝土构件的体外预应力技术，变被动加固为主动加固。其加固原理同预应力钢束加固一样（见图1.1所示）：通过在主梁受拉区（跨中截面主梁下缘和墩顶截面主梁上缘）张拉新增的体外预应力碳纤维板来提高受拉区混凝土压应力储备来实现。

该体系能充分发挥碳纤维板轻质高强的特点，显著提高碳纤维片材的强度利用率，有效地减少混凝土结构的应力和挠度变形，延缓梁开裂，抑制或闭合已有裂缝，提高构件的刚度、开裂强度和极限强度，改善使用阶段的工作性能等优点。它突破了目前市场上常规预应力碳板体系有效应力过低（不超过960MPa）不能充分利用材料强度（2400MPa）的瓶颈，显著提高结构受力性能，节省了材料、工程造价及工期，拥有良好的耐老化和抗松弛能力，是一种效果明显、应用前景广阔的新技术。

大吨位预应力碳板锚固体系结构示意图

技术优势

（1）采用机械和化学双重锚：锚具效率系数大于0.9，符合《预应力筋用锚具、夹具和连接器）GB/T14370-2015中的相关要求；

（2）加固效果好：采用整体式锚板和化学锚栓与梁体可靠锚固，使重要构件中高强Ⅰ级碳板的抗拉强度设计值由1150MPa提高至1500MPa以上，并完全符合《混凝土结构后锚固技术规程》JGJ 145-2013中对锚栓及基材混凝土承载能力和构造要求的相关规定；

（3）不损伤结构钢筋：整体式锚板对化学锚栓定位容许误差要求低，可完全避开普通钢筋；

（4）连接可靠：锚具与锚板间采用滑槽嵌入式设计，连接可靠，施工方便；

（5）成套体系采用工厂化制作：避免现场施工质量难以控制的影响；

（6）耐老化性能优良：外覆钢丝网-聚合物砂浆可提高碳板结构胶的耐老化性能；

（7）表面美观：采用工具锚和反力架等临时性周转构件，最终保留下来的工作锚及碳板紧贴梁底，最大厚度可控制在3cm以内，外覆3cm厚钢丝网聚合物砂浆后，表面平整，实现无痕化加固。

资质

专利：

检查报告

相关实验照片

主要施工工艺

（1）施工准备

施工前应对加固桥梁粘贴部位混凝土的表层含水率及所处环境温度进行准确测量：确保适宜的施工条件（混凝土表层含水率≤4%，环境温度介于5～40℃之间，若环境条件不能满足要求，则应采取措施，在达到要求后方可施工）。

（3）锚板安装

现场按照锚栓设计位置放样，如与原预应力钢筋或普通钢筋冲突，可适当调整锚栓位置，但不得与碳板和锚具的位置冲突。根据实际成型的锚栓位置对锚板放样和打孔，采用粘钢工艺密贴安装，锚栓与锚板孔壁间隙采用结构胶填充密实，并将螺帽拧紧适当加压。

（4）碳板安装

预应力碳纤维板系统采用工厂化安装。现场首先将成品碳纤维板系统（两端已分别装好工作锚具和工具锚具）平铺在梁底支架上，注意张拉端方向与梁底锚板一致；将碳板工作锚端抬起与锚板连接；用张拉螺杆将工具锚端和反力架连接，使碳板处于悬垂状态。

（5）碳板张拉

使用满足张拉需要的张拉设备（液压式千斤顶）对碳纤板施加预应力。在碳板表面涂抹适量的碳板胶，利用张拉力将多余碳板胶挤出，直到完全贴合。

 （6）安装钢板压条、张拉端工作锚及拆除张拉工具

预应力碳纤维板锚固完成后，在梁底横向粘贴钢板压条对碳纤维板进行固定，保证预应力碳纤维板能够紧贴梁底并与梁体共同受力，待碳板胶固化完毕后，即可拆除张拉支架和张拉单元。

（7）碳板表面防护

采用钢丝网聚合物砂浆将碳板表面全部进行涂抹防护，恢复梁体原有外观。